Устройство для измерения диаметра скважин Советский патент 1980 года по МПК E21B47/08 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДИАМЕТРА СКВАЖИН

1

Настоящее изобретение относится к области геофизического приборостроения и может быть использовано в приборах для определения диаметра скважин.

В настоящее время для измерения диаметра скважин используют трехрычажные каверномеры с зависимым перемещением рычагов, а также трех-, четырех-, шестирычажные с независимым перемещением рычагов.

Каверномеры с зависимым перемещением измерительных рычагов центрируются в скважине этими же рычагами. При больщом весе скважинного прибора (при использовании каверномера в составе комплексных приборов, имеющих больщую длину и вес.) и измерении диаметра в наклононаправленных скважинах эти каверномеры работают неудовлетворительно, вследствие большой нагрузки на измерительные рычаги, которая приводит к их деформации и поломке.

У каверномеров с независимым перемещением измерительных рычагов отсутствует центрация прибора в скважине. Это приводит к возникновению погрешности, зависящей от смещения продольной оси прибора относительно оси скважины.

Известен также каверномер, содержащий две пары независи.мых измерительных рычагов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и щарнирно соединенных с корпусом прибора, реостатные преобразователи перемещения в электрический сигнал, блок для преобразования и подачи через жилу кабеля на поверхность сигнала, поступающего с реостатных преобразователей. В процессе измерения диаметра скважины из.мерительные рычаги прижаты к стенкам скважины с помощью пружин. При этом степень раскрытия каждого рычага предопределяет величину сопротивления соответствующего ему реохорда. На поверхность передается сигнал, пропорциональный полусумме сопротивлений четырех реохордов.

Dcp ,

Сл

где D ср - средний диаметр скважины;

г 1, г 2, г 3, г -расстояния от оси прибо20ра до стенки скважины, измеренные во взаимно перпендикулярных плоскостях (показания измерительных рычагов). Существенным недостатком данного прибора является то, что погрешность измерения зависит от смещения продольной оси прибора относительно оси скважины. Когда продольная ось прибора совпадает с осью скважины, погрешность минимальна и возрастает по мере смещения прибор-а к стенке скважины. При этом прибор замеряет не полусумму двух диаметров, а полусумму двух хорд. Смещение прибора в скважине от ее оси носит случайный характер и условиями измерений (углом наклона скважины, скоростью подъема, весом прибора, глубиной исследования) не контролируется. Целью настоящего изобретения является повышение точности измерения за счет исключения погрешности, от смещения продольной оси прибора относительно оси скважины. Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено фазосдвигающей цепочкой и сумматором, вход которого подключен ко входу блока преобразования, при этом измерительные рычаги попарно подключены к соответствующим преобразователям, а выходы преобразователей один непосредственно, а второй через фазосдвигающую цепочку подключены ко входам сумматора. Вышеназванные преобразователи перемещения, питаемые синусоидальным током соединены с измерительными рычагами таким образом, что сигнал с одного из них пропорционален сумме показаний двух рычагов, расположенных в одной плоскости, а сигнал второго преобразователя пропорционален разности показаний двух рычагов, расположенных в плоскости, перпендикулярной первой, причем сигнал с одного из преобразователей поступает на вход фазосдвигающе го блока, сдвигающего его по фазе на , с выхода которого он подается на вход сумматора, а сигнал со второго преобразователя подается на другой вЛод сумматора, с выхода которого результирующий сигнал подается на блок преобразования и передачи его через каротажный кабель на поверхность. При этом средний диаметр скважины определяется как диаметр окружности, проведенной через четыре точки, соответствую,щие концам измерительных рычагов. На фиг. 1 - вывод формулы для определения среднего диаметра скважин по показаниям четырех измерительных рычагов; на фиг. 2 показана функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 3 - векторная диаграмма, поясняющая работу устройства. На фиг. 1 показан поперечный разрез скважины 1, скважинный прибор 2 с измерительными рычагами. Средний диаметр скважины определяют как гипотенузу прямоугольного треугольника, один катет которого равен (г1+гз), а второй (гг-г4). Def,V(Z,+ 2j)24.(Zi-Z+)2 Uc|)-средний диаметр скважины;г 1, гзигг, г4-показания противолежащих рычагов. Устройство содержит две пары измерительных рычагов 3, 4 и 5, 6 (фиг. 2), расположенных попарно во взаимно перпендикулярных плоскостях, два преобразователя перемещения в электрический сигнал 7 и 8, источник стабилизированного переменного синусоидального тока 9 согласующие трансформаторы 10, 11, фазосдвигающий блок 12, сумматор 13, блок для преобразования и передачи сигнала через жилу кабеля на поверхность 14. Устройство работает следующим образом. Ползунки реохордов преобразователей 7 и 8 связаны с измерительными рычагами 3, 4 и 5, 6 прибора таким образом, что величина сопротивления между ползунками реохорда преобразователя 7 пропорциональна разности расстояний от центра прибора до стенок скважины в одной плоскости, а величина сопротивления между ползунками реохордов преобразователя 8 пропорциональна сумме расстояний от центра прибора до стенок скважины, измеренных в плоскости, перпендикулярной к первой. Питание реохордов преобразователей осуществляется от источника стабилизированного переменного синусоидального тока 9. Таким образом, на первичные обмотки трансформаторов 10 и 11 подаются синфазные сигналы переменного синусоидального напряжения, пропорциональные соответственно (rj.-г) и ( Г)). с выхода трансформатора И сигнал подается на вход блока 12, сдвигающего его по фазе на угол -. Далее оба сигнала (с трансформатора Го и с выхода блока 12), представляющие собой напряжения синусоидальной формы, сдвинутые относительно друг друга по фазе на угол , подаются на вход сумматора 13. В итоге на выходе блока 13 имеет место сигнал переменного синусоидального напряжения, величина которого равна корню квадратному из суммы квадратов входных напряжений (фиг. 3). Далее, полученный таким образом сигнал блоком 14 преобразуется и передается через каротажный кабель на поверхность для регистрации. Использование предлагаемого устройства позволит существенно увеличить точность измерения среднего диаметра скважин за счет исключения погрешности, зависящей от смещения продольной оси прибора относительно оси скважины, повысить тем самым достоверность интерпретации материалов геофизических исследований скважин и улучшить контроль технического состояния скважин.

Формула изобретения

Устройство для измерения диаметра скважин, содержащее две пары независимых измерительных рычагов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях и шарнирно соединенных с корпусом прибора, преобразователи перемещения в электрический сигнал, блок преобразования и передачи сигнала череа каротажный кабель на поверхность, отличающееееся тем, что, с целью повышения точности измерения за счет исключения погрешности от смещения продольной оси прибора относительно оси скважин, оно

снабжено фазосдвигающей цепочкой и сумма тором, выход которого подключен кл входу блока преобразования, при этом измерительные рычаги попарно подключены к соответствующим преобразователям, а выходы преобразователей один непосредственно, а второй через фазосдвигающую цепочку подключены ко входам сумматора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Выборных С. Ф. Промысловое геофизическое оборудование и аппаратура. М., Гостоптехиздат, 1958, с. 130-146.

2.Разработка управляемого каверномера для исследования глубоких скважин. Отчет КОВНИИ нефтепромгеофизики № 20/72, Грозный, 1973 (прототип).

Гер

иг.1